加快 Matplotlib 速度？

Question

我在此处读到，matplotlib 擅长处理大型数据集。我正在编写一个数据处理应用程序，并将 matplotlib 绘图嵌入到 wx 中，并且发现 matplotlib 在处理大量数据方面非常糟糕，无论是在速度方面还是在内存方面。除了对输入进行下采样之外，有谁知道加速（减少内存占用）matplotlib 的方法吗？

为了说明 matplotlib 对内存的影响有多么糟糕，请考虑以下代码：

import pylab
import numpy
a = numpy.arange(int(1e7)) # only 10,000,000 32-bit integers (~40 Mb in memory)
# watch your system memory now...
pylab.plot(a) # this uses over 230 ADDITIONAL Mb of memory

Answer 1

下采样是一个很好的解决方案——在 matplotlib 中绘制 10M 点会消耗大量内存和时间。如果您知道多少内存是可接受的，那么您可以根据该数量进行下采样。例如，假设 1M 点需要 23 MB 的额外内存，并且您发现它在空间和时间方面是可以接受的，因此您应该进行下采样，使其始终低于 1M 点

if(len(a) > 1M):
   a = scipy.signal.decimate(a, int(len(a)/1M)+1)
pylab.plot(a)

：过分降低采样，不符合您的口味。）

Answer 2

我也经常对极值感兴趣，所以在绘制大块数据之前，我会这样进行：

import numpy as np

s = np.random.normal(size=(1e7,))
decimation_factor = 10 
s = np.max(s.reshape(-1,decimation_factor),axis=1)

# To check the final size
s.shape

当然 np.max 只是极值计算函数的一个示例。

聚苯乙烯
使用 numpy“跨步技巧”，应该可以避免在重塑期间复制数据。

Answer 3

我对保留对数采样图的一侧感兴趣，所以我想出了这个：
（下采样是我的第一次尝试）

def downsample(x, y, target_length=1000, preserve_ends=0):
    assert len(x.shape) == 1
    assert len(y.shape) == 1
    data = np.vstack((x, y))
    if preserve_ends > 0:
        l, data, r = np.split(data, (preserve_ends, -preserve_ends), axis=1)
    interval = int(data.shape[1] / target_length) + 1
    data = data[:, ::interval]
    if preserve_ends > 0:
        data = np.concatenate([l, data, r], axis=1)
    return data[0, :], data[1, :]

def geom_ind(stop, num=50):
    geo_num = num
    ind = np.geomspace(1, stop, dtype=int, num=geo_num)
    while len(set(ind)) < num - 1:
        geo_num += 1
        ind = np.geomspace(1, stop, dtype=int, num=geo_num)
    return np.sort(list(set(ind) | {0}))

def log_downsample(x, y, target_length=1000, flip=False):
    assert len(x.shape) == 1
    assert len(y.shape) == 1
    data = np.vstack((x, y))
    if flip:
        data = np.fliplr(data)
    data = data[:, geom_ind(data.shape[1], num=target_length)]
    if flip:
        data = np.fliplr(data)
    return data[0, :], data[1, :]

这使我能够更好地保留情节的一侧：

newx, newy = downsample(x, y, target_length=1000, preserve_ends=50)
newlogx, newlogy = log_downsample(x, y, target_length=1000)
f = plt.figure()
plt.gca().set_yscale("log")
plt.step(x, y, label="original")
plt.step(newx, newy, label="downsample")
plt.step(newlogx, newlogy, label="log_downsample")
plt.legend()